浅谈综放工作面过断层破碎带

左照全

(山西介休义棠瑞东煤业公司，山西 介休 032000)

断层是影响煤矿安全生产的重要地质构造之一，它对井下工作面生产的影响具有普遍性，在工作面生产中比较常见，虽然落差较大的断层在设计和施工中多数被处理，但回采过程中还会经常遇到许多落差较小的隐伏次生断层。由于断层附近煤岩体破碎，造成采煤工作面不同程度的片帮、冒顶，使采煤工作面不能按正规循环作业，从而增加了回采的难度。若处理不当，不仅严重影响生产，还会造成一定的安全隐患。山西介休义棠瑞东煤业100101综放工作面推进到872 m时，遇到一落差为3.4 m正断层(F28)，同时在工作面中部又揭露4条次生断层，落差为1.1～1.4 m。工作面受断层影响，煤壁片帮，顶板破碎，不但造成工作面生产被动，而且严重威胁着现场作业人员安全。为保证安全，经反复研究论证，确定采取直接强行推采的方法通过该断层破碎带。

1 工作面概况

100101工作面属瑞东煤矿首采工作面，东临副斜井及主、副水仓，西临100102工作面，南临矿井边界保安煤柱，北临一采区集中轨道、运输、回风上山;所采煤层为9#+10#煤，煤层倾角为3°～9°，总厚度为4.85 m。其中，9#煤厚 1.1 m，直接顶为 6.6 m 的K2灰岩，底板(同时为10#煤的顶板)为0.8 m的泥岩;10#煤厚3.75 m，底板为泥岩。采用综采放顶煤采煤法，采高2.6 m。工作面长度为140 m，走向推进长度960 m;煤层结构简单，自燃倾向性为Ⅱ级，煤尘具有爆炸性。

2 过断层方案的优化、细化

1)构造的分析评价。在科学分析回采地质资料的基础上，须进一步查明构造分布情况，并对构造可能造成的影响作出评价，这是保证顺利通过断层破碎带的前提条件。根据巷道掘进期间的实际揭露情况，将断层分析清楚，如断层位置、产状、断层破碎带宽度及构造类型、断层性质及其与其它断层的关系、派生节理产状、密度及充填物等，并单独绘制平、剖面图，推断断层的可能延伸方向及起始位置，列表归类，必要时用文字说明，依此分析对回采的影响程度。

2)方案的优化选择。断层是岩层或岩体破裂后断裂两侧的岩层或岩体有显著位移的断裂构造。综放工作面过断层的难易程度不仅与断层本身的落差、倾向、倾角、位置有关，还与煤层本身的厚度、倾角、顶底板条件、断层处的岩石硬度、综放工作面的推进方向、生产条件(割煤高度、推进速度等)等诸多因素有关。这样就需要针对具体条件，采取不同措施，既要寻求普遍规律，又要研究其特殊性，以此为前提制定多个方案并反复论证，通过对多个方案从经济、技术上进行综合分析比较，选择技术上安全可行、经济上合理高效的最优方案。

100101综放工作面如果重开绕道或重开切眼对工作面设备搬迁进行回采，不仅多掘巷道丢煤较多，而且综放面搬家既影响生产又损坏设备，很不经济。该工作面所过断层带岩层为泥岩，岩性比较松软，可用煤机截割，经综合分析和反复论证，无论从技术上还是经济上，采取采煤机直接强行推采的方法通过该断层破碎带是最优方案。

3)方案的细化。

为确保所选方案的有效性以及实施过程中的安全高效，还必须根据资料分析、现场实际、技术力量等情况，对所选方案进行细化。

a)采煤机的进刀方式、进刀具体位置、进刀角度、进刀范围、工作面起坡点和变坡点、提卧刀的位置、提卧刀的角度、卧底挑顶量等要列表注明，同时在工作面布置图上以架号标注提卧刀的范围，必要时用文字说明。

b)工作面过断层期间的过程控制和环节管理的方法和措施必须具体明确，避免疏漏。

c)充分预计可能出现的问题，并制定针对性的安全技术保障措施;对不可预见的问题，要制定应急措施。

d)过断层过程中的安全技术措施必须全面具体，从割煤、放煤、移架、移溜、局部冒顶处理、设备和材料保障等工艺环节，要从人、机、料、法、环、安全方面做出详细的规定要求。

e)要有强有力的组织保障措施，明确过断层期间组织领导、现场管理等机构及其相应的职责，做到责任到人，分工明确，为实现精细严密的现场管理提供保证。

3 对策

1)注重过程控制，严格环节管理。

a)割煤:100101综放工作面过断层破碎带作业过程中，采煤机司机要严格掌握好挑顶卧底尺寸，做到割底平整，确保运输机良好运转，同时根据煤层变化情况，调整工作面坡度，并控制采高不低于2.6 m，在顶板完好的50#～55#架进行中部斜切进刀，使工作面与断层线夹角保持在25°左右，正常割煤至60#架(F28断层处)时飘刀割煤，采煤机的速度控制在2～2.5 m/min，缓慢通过。每循环底板抬高100～120 mm，割通后清理浮煤返回至机窝处。前滚筒割底煤，后滚筒清理浮煤，追机进行及时支护，以缩短空顶时间，防止顶板漏冒。割平进刀口后降下前滚筒，前后滚筒同时割底煤，至工作面机头割通后返回，推溜子，采煤机升起前滚筒，前滚筒割煤，后滚筒清理浮煤，至机窝50#架完成一个循环。

b)放煤:为了使支架顶梁接顶良好，能有效地支护工作面顶板和充填采空区，防止支架后滑，100101综放工作面过构造影响带范围内，提前5 m不放顶煤，直到完全通过构造后才开始正常放煤。

c)移架:移架时，降架高度不得大于邻架侧护板高度的2/3，防止倒架咬架现象，相邻两被移支架必须升紧，对失稳支架用工作面备用单体液压支柱进行辅助调整。

d)移溜:在工作面断层影响区域溜子道的正上方，采用每隔一架支架在前探梁吊耳上悬挂锚链，用以起吊溜子，以免造成推移困难;在顶板完整无片帮地点，升降支架前梁起吊溜子，下垫木板，以保证顺利推溜;在顶板破碎、片帮严重地点，要采用导链起吊。另外工作面变坡点要保证平缓，因底板不平起吊溜子后要垫平垫稳，以保证溜子平稳运转。

2)加强断层处顶板、煤壁管理。

过断层期间必须保证支架的初撑力不低于24 MPa，采用隔一架移一架的方式，以及时有效支护顶板，防止断层带片帮冒顶。考虑断层带顶板较破碎，操作支架时必须带压移架，及时拉架和超前拉架相配合，严禁频繁升降架，减少因移架对顶板造成的二次破坏。采煤机割煤、移架到位后要及时将支架二级护帮板打开并顶住煤壁。

3)加强设备检修及现场管理工作。

专人负责综采设备的维护和检修，确保工作面液压、电力、机械等各大系统处于良好运行状态，减少机电事故率，提高机组开机率;工作面现场管理必须做到精细严密，规范人的作业行为，避免盲目操作或不按技术措施施工造成事故而影响工作面生产;从人、机两方面，提高工作面推进度，有效延长工作面的周期来压步距，降低来压强度，减少来压次数，将周期来压对工作面断层带围岩的破坏降至最低程度。

4)加强预测预报和现场监督检查工作。

100101综放工作面过断层期间，技术人员必须跟班全程监测，及时准确地收集掌握煤岩变化和构造情况的数据及信息;及时验证对现场问题处理措施的有效性，发现与实际不符，及时提出处理意见进行纠正，并将情况汇报有关领导和相关单位，确保管理措施的现场适应性，使工作面顺利通过断层破碎带。

4 采用直接强行推采过断层破碎带的效果

100101综放工作面采用直接强行推采过断层破碎带，通过落实有效的安全技术措施和严密的现场管理，实现了安全生产，多采出原煤1.68万t，增加经济效益约723万元，同时节省了巷道掘进、综放面设备回撤搬家等费用约79万元，既提高了煤炭资源的采出率，又降低了成本，经济效益较为显著。

5 结语

综放工作面过断层破碎带具有一定的安全风险，而且有多种通过方法，但只有经多方案比较，选择技术上可行、经济上合理的最优方案，并通过落实安全技术措施及加强现场管理，才能最大限度地降低风险，取得良好效果。

6 建议

1)需进一步加强地质预测预报工作，提高技术人员的业务技术水平。特别是工作面两巷掘进期间，要及时收集和掌握各种构造信息，获取现场第一手资料，科学预测和推断对工作面回采的影响，做到资料准确、设计精确、控制严格。

2)做好综放面过断层破碎带期间的粉尘治理。因采煤机强行截割过断层会产生大量的岩尘，恶化工作环境，对人机危害极大。因此，在过断层期间除综合防尘措施到位外，适当调整工作面的风量，达到最优排尘风速，及时排出岩尘。

3)加强工作面过断层期间的瓦斯和防灭火管理。断层破碎带附近或冒顶区容易积聚瓦斯，过断层期间，必须加强该区域的瓦斯检查监测工作，保证工作面通风系统稳定，工作面上下出口断面符合设计要求。另外，为防止煤的自燃，必须保证注氮的稳定、可靠，确保工作面连续24 h注氮且浓度不得小于97%，并按规定时间检验注氮效果，严禁无计划停止注氮。

4)综放工作面过断层破碎带，必须针对具体条件，采取不同措施，既要寻求普遍规律，又必须研究其特殊性，需要在实践中不断探索和完善，使综放面过断层破碎带更安全高效。

［1］屠世浩.长壁综采系统分析的理论与实践［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2004:113－115.

［2］王传身，付 彬.综放工作面过断层技术研究与实践［J］.煤炭现代化，2006(03):36－37.

［3］郭守泉，彭永伟.综采工作面过断层技术综述［J］.煤矿开采，2008(04):43－44.